具有基礎(chǔ)層的直接印刷方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于直接印刷到塑料容器上的方法和設(shè)備，其中在第一步驟中使用第一設(shè)備將中間層施加到待印刷的容器上，以及在第二步驟中使用第二設(shè)備在一些區(qū)域中印刷容器，其特征在于，中間層進(jìn)入與容器和印刷層的鍵合，該中間層在具有3和10之間的pH值的水溶液中為不可溶的，以及在具有小于3和/或大于10范圍中的pH值的水溶液中可溶性良好；以及涉及用于施加有中間層的塑料容器的再循環(huán)方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有基礎(chǔ)層的直接印刷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于印刷到容器上的直接印刷方法和相應(yīng)的印刷機(jī)，具體地涉及 PET容器和相應(yīng)的再循環(huán)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 從現(xiàn)有技術(shù)已知用于直接印刷在塑料容器上的多種選擇。在此，印刷顏色以至少 一層的形式施加到容器壁上。
[0003] DE102010044243A1超越了為中間層提供容器外層的提議，便于以此增加施加到該 中間層上的印刷層的粘合強(qiáng)度和其它性質(zhì)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種直接印刷方法，該方法提高了尤其是PET容器的印刷塑 料容器的再循環(huán)性質(zhì)，且進(jìn)一步提供用于相應(yīng)容器的再循環(huán)加工。
[0005] 通過(guò)依照權(quán)利要求1所述的直接印刷方法和依照權(quán)利要求9所述的直接印刷機(jī)來(lái) 達(dá)到該目的。從屬權(quán)利要求包含了本發(fā)明的有益實(shí)施例。
[0006] 依照本發(fā)明的直接印刷方法特征在于，所施加的中間層與容器和印刷層形成鍵 合，所述中間層在具有3和10之間的pH值的水溶液中為不可溶的，以及在具有大于10的 范圍中的pH值的水溶液中可溶性良好。通過(guò)提供在3和10之間的pH值范圍中為不可溶 (這在正常使用壽命期間為常見(jiàn)的），但是在具有大于10和/或小于3的范圍中的pH值的 水溶液中為可溶的中間層，在至少部分發(fā)生于堿性環(huán)境中的已知的再循環(huán)方法期間有助于 將中間層和施加到其上的印刷層分離。如果所述中間層在該堿性溶液中分離，那么它以有 利的方式沿著從容器壁施加到其上的印刷層來(lái)進(jìn)行。這實(shí)現(xiàn)塑性材料與印刷顏色和所述中 間層的分離。
[0007] 在一個(gè)實(shí)施例中，中間層僅在一些區(qū)域中施加到容器上。這首先使得可以節(jié)省用 于中間層的原材料，尤其使得可以進(jìn)行印刷容器的環(huán)境上友好以及經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)，其次確保 也被施加在這些一些區(qū)域中的印刷層在再循環(huán)方法中能高效地從容器上脫離。
[0008] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述直接印刷方法特征在于，所述中間層通過(guò)使用滾動(dòng)設(shè)備或 噴涂裝置或浸漬設(shè)備或直接印刷設(shè)備或等離子體涂覆設(shè)備或火焰熱解設(shè)備而施加到容器 上（例如通過(guò)施加 SiOx層）。取決于容器上的待施加中間層的區(qū)域和所述中間層的預(yù)期性 質(zhì)，這些設(shè)備之一或它們組合的使用可為有利的。
[0009] 在進(jìn)一步實(shí)施例中，構(gòu)成所述中間層的材料為堿溶性聚合物，或者構(gòu)成所述中間 層的材料包括堿溶性聚合物，和/或所述中間層包含特氟龍（Teflon)顆粒，所述特氟龍顆 粒的尺寸為在1 μ m和100 μ m之間，優(yōu)選在8 μ m和15 μ m之間。由于聚合物具有廣泛范圍 的化學(xué)性質(zhì)并且尤其能大量生產(chǎn)且另外還能在食品工業(yè)中用于包裝，這組物質(zhì)代表特別合 適用于形成中間層的材料。由于特氟龍顆粒的使用，能夠提高具有3和10之間的pH值的 水溶液的粘附力和抵抗力。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述直接印刷方法特征在于，構(gòu)成所述中間層的材料對(duì)于用特 定波長(zhǎng)的光的照射敏感，由于用特定波長(zhǎng)的光的照射改變了粘合強(qiáng)度、顏色、勢(shì)壘特性、遷 移特性、擴(kuò)展特性的性質(zhì)中的至少一項(xiàng)，并且其中使用沿輸送方向布置在第一設(shè)備的下游 和第二設(shè)備的上游的的光源，用該特定波長(zhǎng)的光來(lái)照射容器。通過(guò)改變所述中間層的一些 性質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)所印刷容器的一些性質(zhì)。已知的是通過(guò)用相應(yīng)的光照射，一些物質(zhì)改變它們 的顏色表現(xiàn)或它們的勢(shì)壘特性以及遷移特性以便諸如氧氣或二氧化碳的物質(zhì)的穿透。如果 這里提出對(duì)中間層的特殊要求，那么能夠通過(guò)照射來(lái)改造中間層。如果對(duì)制成容器的材料 無(wú)害的波長(zhǎng)范圍用于此，則意味著用此波長(zhǎng)的光照射容器不會(huì)導(dǎo)致容器變化，那么這是特 別有利的，因?yàn)橐赃@種方式僅改變中間層的性質(zhì)。
[0011] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述中間層以容器表面的合成粗糙度在一些區(qū)域中增加或減 少或在一些區(qū)域中產(chǎn)生圖案的這種方式施加到容器上。以這種方式，完成的塑料容器的一 些性質(zhì)，如所需的光反射或特定的表面性質(zhì)，能夠選擇性地被所述中間層影響。
[0012] 在進(jìn)一步實(shí)施例中，構(gòu)成所述中間層的材料的熔化溫度為70°C或更高，和/或涂 覆有中間層的塑料容器的表面能在30mN/m和60mN/m之間，優(yōu)選在38mN/m和46mN/m之間。 由此身子在與日常使用相比較高的溫度下也確保所述中間層的強(qiáng)度以及因此所述印刷層 的強(qiáng)度，然而，具有大約70°或稍高的熔化溫度的中間層的提供，也使得能夠在所述再循環(huán) 加工期間高效移除所述中間層。調(diào)整所述中間層的表面能能夠提高墨的吸收容量。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述直接印刷方法特征在于，所述中間層在水性表面活性劑溶 液（aqueous surfactant solutions)以及乙醇和異丙醇中為不可溶的。因此實(shí)現(xiàn)了，例如 所印刷容器還能夠被清洗，或當(dāng)用在特定場(chǎng)合中（如實(shí)驗(yàn)室中），還可相應(yīng)地被清潔。
[0014] 而且，所述直接印刷方法特征在于，構(gòu)成所述中間層的物質(zhì)混合物的粘度在2mPas 和600mPas之間。
[0015] 可提供適合于印刷到諸如瓶子的容器上的直接印刷機(jī)，其中所述直接印刷機(jī)包 括用于沿輸送方向?qū)⑷萜鬟\(yùn)送穿過(guò)所述印刷機(jī)的輸送設(shè)備、用于施加中間層的第一設(shè)備， 以及用于將印刷層印刷到所述容器的一些區(qū)域上的第二設(shè)備，其中所述直接印刷機(jī)特征在 于，其能夠執(zhí)行依照上述的實(shí)施例的直接印刷方法。相應(yīng)的印刷機(jī)可被配置為直線式機(jī)器 以及旋轉(zhuǎn)式機(jī)器。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述直接印刷機(jī)特征在于，所述第一設(shè)備包括能夠施加所述中 間層的滾動(dòng)設(shè)備或噴涂裝置或浸漬設(shè)備或直接印刷設(shè)備或等離子體涂覆設(shè)備或火焰熱解 設(shè)備。因此，當(dāng)施加中間層時(shí)已經(jīng)能夠滿(mǎn)足所述中間層所滿(mǎn)足和/或制造加工所需的一些 條件。
[0017] 在進(jìn)一步的實(shí)施例中，構(gòu)成所述中間層的材料為堿溶性聚合物，或者構(gòu)成所述中 間層的材料包括堿溶性聚合物，和/或中間層包含特氟龍顆粒，所述特氟龍顆粒的尺寸在 Ιμπι和ΙΟΟμπι之間，優(yōu)選在8μπι和15μπι之間。由于所述材料可以大量生產(chǎn)且所述聚 合物能可選地被操縱以展現(xiàn)出一些性質(zhì)，因此在所述直接印刷機(jī)中這種材料的使用是有利 的。所述特氟龍顆粒增加了所述中間層到所述容器的粘附力且能夠提高對(duì)具有3和10之 間pH值的水溶液的抵抗力。
[0018] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述直接印刷機(jī)特征在于，它包括沿輸送方向布置在所述第 一設(shè)備的下游和所述第二設(shè)備的上游的光源，其中所述光源能夠發(fā)出在特定波長(zhǎng)范圍中的 光，并且其中構(gòu)成所述中間層的材料對(duì)于用在該特定波長(zhǎng)范圍中的光照射敏感。因此，如粗 糙度、顏色或反射行為的一些化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)能夠通過(guò)輸入到所述中間層上的特定能 量而被操縱。如果對(duì)制成容器的材料無(wú)害的波長(zhǎng)范圍用于此，則意味著容器用此波長(zhǎng)的光 照射不會(huì)導(dǎo)致容器變化，那么這是特別有利的，由于以這種方式僅改變中間層的性質(zhì)。
[0019] 還提供用于再循環(huán)尤其是PET容器的塑料容器的方法，所述塑料容器具有與所述 塑料容器和印刷層鍵合的中間層，其中所述中間層在具有3和10之間的pH值的水溶液中 為不可溶的，而在具有大于10的范圍中的pH值的水溶液中可溶性良好，其中所述再循環(huán) 方法特征在于，所述塑料容器被粉碎且通過(guò)親核取代而發(fā)生塑料層從粉碎的塑料容器的脫 離。因此，實(shí)現(xiàn)了所述中間層和與中間層鍵合的印刷層的最無(wú)殘留物的脫離。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述塑料層的脫離發(fā)生于具有大于10的pH值的再循環(huán)溶液中， 其中所述再循環(huán)溶液包含NaOH。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1示出依照本發(fā)明的直接印刷機(jī)的示意圖；
[0022] 圖2示出當(dāng)施加中間層和印刷層時(shí)運(yùn)行的過(guò)程的示意圖；
[0023] 圖3示出依照一個(gè)實(shí)施例的中間層和PET容器的化學(xué)鍵合的示意圖；以及
[0024] 圖4示出印刷層和中間層的一些實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 圖1示出依照本發(fā)明的直接印刷機(jī)100,用于印刷到容器上，特別是印刷到諸如 PET容器和PET瓶的塑料容器上。該直接印刷機(jī)100包括能夠向直接印刷機(jī)100供給未印 刷的瓶子或容器130的進(jìn)料運(yùn)送器104。該進(jìn)料運(yùn)送器可以是直線式運(yùn)送器或星輪式運(yùn)送 器。第一設(shè)備101和第二設(shè)備102設(shè)在機(jī)器的目前用長(zhǎng)方形標(biāo)記的區(qū)域（這目前更多用 來(lái)圖示出直接印刷機(jī)100的分離度，而不需要以例如面板的真實(shí)部件的形式來(lái)顯示）。第 一設(shè)備101適合于將中間層施加到容器120上。為此，提供特別的印刷頭或印刷設(shè)備111。 例如，它們可以是能夠根據(jù)噴墨方法將中間層施加到容器130上的設(shè)備。它們尤其可以為 滾動(dòng)設(shè)備或噴涂設(shè)備。但是，也可以使用浸漬設(shè)備、或現(xiàn)有技術(shù)公知的直接印刷設(shè)備、或等 離子體涂覆設(shè)備或火焰熱解設(shè)備。如果使用等離子體涂覆設(shè)備，那么要提供的是第一設(shè)備 101優(yōu)選地包括真空腔室，將容器130引入該真空腔室中，且在該真空腔室中能夠產(chǎn)生相應(yīng) 的等離子體，該等離子體產(chǎn)生容器130的涂層?？蛇x擇地，還可使用大氣等離子體。除用于 此的供給氣體（例如氧氣、空氣、氮?dú)饣蚨趸迹┲?，還可使用諸如酰胺、胺、酰亞胺和 硅烷的前體。這些材料或物質(zhì)還能夠在如火焰熱解的熱解方法中使用。而且，第一設(shè)備101 可以包括除印刷模塊111以外的、確保中間層僅施加到容器130的一些區(qū)域上的設(shè)備。任 一相應(yīng)的印刷設(shè)備可用于此，如現(xiàn)有技術(shù)已知的，僅在容器的選定區(qū)域中印刷在容器上的 印刷設(shè)備，或用于在容器130上不被印刷的區(qū)域的專(zhuān)用的覆蓋設(shè)備。如果使用現(xiàn)有技術(shù)公 知的設(shè)備，那么它們必須適于不僅能夠執(zhí)行對(duì)中間層的相應(yīng)的印刷方法，而且確保構(gòu)成中 間層的材料的轉(zhuǎn)運(yùn)和配送。尤其是，能夠運(yùn)送包含在溶液中的聚合物混合物而不損失性能 的設(shè)備和線路適合用于此。
[0026] 此外，第一設(shè)備101包括存儲(chǔ)容器112,構(gòu)成中間層的材料存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)容器112 中。一個(gè)或多個(gè)模塊111通過(guò)線路113連接至存儲(chǔ)容器112。如果中間層是由被同時(shí)施加 的多個(gè)成分組成或期望的是施加多于一個(gè)的中間層，例如其中每個(gè)中間層能夠展現(xiàn)特殊的 化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，那么存儲(chǔ)容器112優(yōu)選配置為多個(gè)分離的存儲(chǔ)容器或分成相應(yīng)的腔 室，以便于能夠用于中間層的不同層的材料不混合。
[0027] 然后，將設(shè)有中間層的容器131通過(guò)運(yùn)送器103傳遞。在第一設(shè)備101的下游，輻 射單元104目前被提供，該輻射單元104能照射設(shè)有中間層的容器131。輻射單元104也可 被配置為干燥單元，并且尤其配置為允許中間層的選擇性干燥或中間層的水或溶劑含量的 減少的熱輻射源。因此，能夠制備基礎(chǔ)層以用于套?。╫verprinting)。通過(guò)照射，優(yōu)選用特 定選定波長(zhǎng)的光照射，設(shè)有中間層的容器131上的中間層在它的化學(xué)或物理性質(zhì)方面能被 改變。例如，中間層的粗糙度或它的表面能會(huì)被改變，以便實(shí)現(xiàn)在隨后的第二設(shè)備102中施 加的印刷層的更好的粘附性。相應(yīng)的輻射設(shè)備還可布置在第一設(shè)備101的上游，以激活未 涂覆的容器130的表面，例如以便于實(shí)現(xiàn)在第一設(shè)備101中施加的中間層的更好的粘附性。
[0028] 分別地，在離開(kāi)輻射單元104之后或者在離開(kāi)第一設(shè)備101之后，如果不想要附加 的照射，則正在（被照射以及）設(shè)有中間層的容器132被轉(zhuǎn)送至第二設(shè)備102。該設(shè)備可 以是現(xiàn)有技術(shù)已知的、使用印刷模塊121將印刷層施加到容器132上的印刷機(jī)或直接印刷 機(jī)。為了這個(gè)目的，第二設(shè)備102優(yōu)選包括多個(gè)印刷模塊121，然而也可只提供一個(gè)印刷模 塊121。存儲(chǔ)容器122還能夠與第二設(shè)備102相關(guān)聯(lián)，并且通過(guò)應(yīng)的供給線路123與印刷模 塊121相連接。如果不同的顏色用于印刷或用于不同的材料，那么該存儲(chǔ)容器能夠被設(shè)計(jì) 成類(lèi)似于存儲(chǔ)容器112。在完成第二設(shè)備102中的印刷層的印刷之后，印刷容器133能夠通 過(guò)另一個(gè)運(yùn)送器105來(lái)轉(zhuǎn)送。附加的加工步驟可緊跟，尤其是印刷容器133的進(jìn)一步照射。 第一設(shè)備101和第二設(shè)備102可相似配置到作為旋轉(zhuǎn)式印刷機(jī)而不作為如目前所示的直線 式印刷機(jī)的普通印刷機(jī)上。
[0029] 不管在此描述的印刷機(jī)或直接印刷機(jī)100的具體實(shí)施例如何，要提及的是，原則 上，印刷機(jī)或直接印刷機(jī)100能夠設(shè)計(jì)為直線式印刷機(jī)或旋轉(zhuǎn)式印刷機(jī)。
[0030] 圖2示出施加方法的簡(jiǎn)化表示。
[0031] 在第一步中，中間層251施加在容器230上。這可在特別優(yōu)選的實(shí)施例中使用噴 墨方法來(lái)執(zhí)行，在該噴墨方法中僅僅隨后用印刷層覆蓋的區(qū)域施加中間層251。為了這個(gè)目 的，用圖1中的以更詳細(xì)的方式描述的至少一個(gè)相應(yīng)的模塊211來(lái)施加中間層251，例如， 使用按需給墨（drop-on-demand)的方法。應(yīng)該注意的是，如此被涂覆的容器的表面能會(huì)被 中間層251的施加所影響。中間層251可以表面能位于30mN/m和60mN/m之間的這種方式 來(lái)施加。更優(yōu)選地，表面能位于38mN/m和46mN/m之間。由于已被涂覆的塑料容器230的 表面能對(duì)印刷顏色或所施加墨水的分布有影響，所以這可允許選擇性地影響施加到中間層 251上的墨的分布。取決于被涂覆的塑料容器的表面能以及待施加墨水和待被涂覆的塑料 容器230之間的界面能量，以及如墨滴的表面張力，因此能夠精確地確定墨水是否在用中 間層251涂覆的塑料容器230的表面的大的區(qū)域上散步，或墨滴是否集中在一點(diǎn)上。
[0032] 在中間層251已經(jīng)施加到容器上之后，借助于輻射單元204的照射可任選地發(fā)生。 輻射單元204優(yōu)選地發(fā)出在特定波長(zhǎng)范圍中的波光或特定波長(zhǎng)241的波光，并且以此照射 容器230且尤其是中間層252。取決于光241的波長(zhǎng)和構(gòu)成中間層252的材料，可從化學(xué)上 和物理上來(lái)改變?nèi)康闹虚g層或該中間層的一些成分。中間層尤其可被激活，由此表面能 增加，例如促進(jìn)印刷層的隨后的施加或提高印刷層和中間層之間的鍵合。還想到，借助于照 射，選擇性激活中間層252中的成分，以便有例如顏色的改變。
[0033] 在進(jìn)一步的方法步驟中，其上布置有中間層252的容器230,設(shè)有印刷層253。優(yōu) 選地，噴墨方法也用于此，其中可使用任何其它合適的印刷方法，尤其在包裝產(chǎn)業(yè)中用于將 顏色或相應(yīng)的顏色混合物從印刷模塊221之一施加到中間層252上使用該方法。
[0034] 目前應(yīng)該提及的是，中間層252和印刷層253兩者均可由幾層構(gòu)成。在圖2所示 的中間層251施加在容器表面230的第一方法步驟期間，還可提供的是多個(gè)模塊211依次 布置并且各個(gè)模塊將不同的顏色施加到容器壁230上。它們可設(shè)在彼此之上，即呈現(xiàn)為多 層中間層251的形式。然而，還可提供的是用于不同中間層的不同材料僅布置在容器壁230 的一些區(qū)域中。例如，可提供的是中間層251施加在容器壁230上的將在隨后的步驟中施 加印刷層253的區(qū)域中。而且，可提供的是中間層還施加在容器壁230上的不施加印刷層 253的其他區(qū)域中。印刷層253在它的性質(zhì)方面上可以不同于首先施加的中間層251。例 如，可為該中間層提供的是它尤其影響附加使用的物質(zhì)的遷移特性或相對(duì)于C0 2和氧氣的 進(jìn)入或外出的勢(shì)壘特性。還可進(jìn)一步提供的是，使用的全部中間層包括一組相同的性質(zhì)，但 是相對(duì)于其它性質(zhì)（例如反射行為、顏色、粗糙度和強(qiáng)度）不同?？商峁┑氖?，在施加到不 同區(qū)域中所使用的多層中間層或多個(gè)中間層中，包括被配置便于能夠從容器表面刮掉的中 間層，而其它中間層的粘合強(qiáng)度特別高。
[0035] 還可想到，借助于輻射單元204來(lái)執(zhí)行多種照射，以及來(lái)施加多個(gè)印刷層253。還 應(yīng)該提及的是，連續(xù)多次且以不同次序執(zhí)行圖2中圖示的加工運(yùn)行是本發(fā)明的有利實(shí)施 例。例如，用于激活的未被涂覆的容器壁230的照射也可在中間層251的施加之前發(fā)生。此 夕卜，在印刷層253的施加之后可提供另外的中間層251。該中間層可設(shè)為頂層且為極耐刮 擦，以防止例如對(duì)印刷的損壞，或者它可具有其它性質(zhì)且尤其作為用于另外的印刷層的中 間層。各種實(shí)施例和加工運(yùn)行因此能夠被構(gòu)想到。
[0036] 因?yàn)橛捎谟欣谠谄胀ㄔ傺h(huán)方法中印刷層與容器壁230的可分離性而使得中 間層最重要的是完成提高印刷的PET容器的再循環(huán)性質(zhì)的任務(wù)，所以中間層優(yōu)選地由與容 器壁230形成強(qiáng)鍵合的堿可溶的或?qū)A反應(yīng)的或膨脹的聚合物構(gòu)成。相應(yīng)的合適的聚合物 為如甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸或其它丙烯酸酯的共聚合酯（co-polymersate)，以及尤其 是，聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺的聚合物。此外，統(tǒng)計(jì)共聚物和嵌段聚合物（block polymer)，以及包括丙烯酸或甲基丙烯酸基的三元共聚物為合適的。另外，羧甲基纖維素或 相應(yīng)的衍生物可被使用。它們特別地優(yōu)選，由于它們被用作食品添加劑且因此為安全的而 還用作包裝上的中間層，并且又由可再生的原材料制造且以環(huán)境上可接受的方式降解。而 且，順丁烯二酸酐共聚物（maleic acid anhydride co-polymer)可被使用。它們具有相對(duì) 高的熔化溫度，尤其允許在日常使用中涂覆有該材料的容器的可應(yīng)用性，然而由該材料制 成的中間層在用溫沖洗水的再循環(huán)加工期間從容器壁230的移除是可能的，尤其在70°C以 上的熔化點(diǎn)處。進(jìn)一步優(yōu)選的是，中間層在堿性環(huán)境中是可脫離的，并且可能在一定溫度以 上。尤其在70°C以上的溫度下和10以上的pH值下，中間層能夠容易地從容器壁230上脫 離。在堿性環(huán)境中充分可溶的聚合物為BELLAND?聚合物。適合于本發(fā)明目的的也可 為如加氫先導(dǎo)物（hydroprimer)。還可優(yōu)選在丙烯酸鹽基上使用有一點(diǎn)堿性的交聯(lián)涂覆試 劑。
[0037] 上述物質(zhì)的混合物和其它材料的摻入的組合是可能的。例如，光子學(xué)上活躍的成 分可加入中間層，這可改變中間層的光學(xué)性質(zhì)。進(jìn)一步可能的是，使用通常用于為瓶子貼標(biāo) 簽的熱熔粘接劑。這再次產(chǎn)生它們具有相對(duì)高的熔化溫度（60°C以上）的優(yōu)勢(shì)，并且盡管它 們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)再循環(huán)加工中可被移除，但是對(duì)于日常使用是以固體的形式給出。作為一個(gè)實(shí)例， 提及熱熔粘接劑"Eu r〇melt325"。尤其優(yōu)選的是，當(dāng)容器完全地完成時(shí)，中間層展現(xiàn)出確保 中間層與容器和印刷層鍵合的性質(zhì)，其中該鍵合在具有3和10之間的pH值的水溶液中是 不可溶的。
[0038] 圖3以實(shí)例的形式示出用于此的化學(xué)原理。
[0039] 為了確保中間層302首先在容器301上以及其次在印刷層303上的粘合，可期望 在例如通過(guò)堿性涂覆溶液而被涂覆的PET容器301的表面上產(chǎn)生親核中心304。在這里， 首先PET材料301通過(guò)堿性酯水解在容器表面上至少部分地分裂，從而產(chǎn)生羧酸鹽基。使 用堿性涂覆溶液，PET材料的未飽和的羧酸基的去質(zhì)子化發(fā)生在表面上，從而產(chǎn)生親核中心 304。另外，在PET容器301的表面上存在的最終醇基也可用作親核中心304。為了積極影 響中間層302的粘合性質(zhì)，可在生產(chǎn)期間使更多的添加劑混合到PET材料中。羧酸的衍生 物特別適合于此，如羧酸酯、酰胺、齒化物、氯化物、鹽、酐、酰肼、疊氮化物、二硫代羧酸、硫 代羧酸、過(guò)氧羧酸、過(guò)氧化二酰、氧肟酸、乙烯酮、亞氨羧酸、亞氨羧酸酯、脒、氨基腙、正酸脂 或腈。當(dāng)這些添加劑在容器的生產(chǎn)期間被添加到PET材料中時(shí)，它們使親核中心擴(kuò)大且從 而能夠改善與中間層的鍵合。另外，這些添加劑的使用在再循環(huán)加工中具有被證實(shí)的優(yōu)勢(shì)。
[0040] 諸如丙烯醛、巴豆醛、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸或丙烯酰胺的丙烯酸酯衍生物 于是可被結(jié)合，例如通過(guò)Michael添加至由于可形成簡(jiǎn)單的碳-碳鍵合而產(chǎn)生的親核中心 304。目前還可產(chǎn)生的其它鍵合為C-S、C-0、C-N鍵合，由于此原因，PET容器301的相應(yīng)的 親核表面適合于可被用作中間層302的大量的物質(zhì)。由于添加，產(chǎn)生PET和丙烯酸衍生物 之間的共價(jià)鍵，這可與涂覆溶液的成分進(jìn)一步聚合。與親核中心304有關(guān)的所得到的共價(jià) 結(jié)合的丙烯酸鹽聚合物形成了中間層302,如墨水303然后可被施加到該中間層302上。特 別優(yōu)選的聚合物目前是聚丙烯腈、聚丙烯酸酯以及聚丙烯酰胺。在中間層302和PET容器 301的表面之間的鍵合由此如圖3a中所示的產(chǎn)生。尤其是，這樣形成的中間層具有根本沒(méi) 有或僅僅在具有3和10之間的pH值的普通水溶液中難以脫離的優(yōu)勢(shì)。
[0041] 為了使該中間層作為再循環(huán)加工的部分從PET容器301的表面脫離，可優(yōu)選地使 用親核取代。相應(yīng)的過(guò)程在圖3b中示出。再循環(huán)加工常常發(fā)生在強(qiáng)堿性溶液中，如NaOH。 這是在以Na+離子和0Γ離子的形式給出的溶液中。氫氧離子可在PET容器301的表面取 代親核中心304且形成與中間層302的鍵合。它作為親核部分304'來(lái)取代與PET容器301 的親核中心304的先前的鍵合。中間層302和PET表面301的鍵合以此分離且中間層可從 PET容器301的表面上脫離。通過(guò)如羧酸酯、酰胺、鹵化物、氯化物、鹽、酐、酰肼、疊氮化物、 二硫代羧酸、硫代羧酸、過(guò)氧羧酸、過(guò)氧化二酰、氧肟酸、乙烯酮、亞氨羧酸、亞氨羧酸酯、脒、 氨基腙、正酸脂或腈的羧酸衍生物，當(dāng)它們?cè)谌萜魃a(chǎn)期間作為添加劑被加入PET材料時(shí) 的使用，脫離行為可被進(jìn)一步改善。當(dāng)在其上布置有墨水303的中間層302脫離時(shí)，它能夠 與包含在堿性溶液中的PET容器的部分分離。
[0042] 圖4不出中間層的不同實(shí)施例。圖4a和圖4b不出用于容器壁430的不同表面結(jié) 構(gòu)的中間層451在容器壁430上的施加。如果容器壁430的表面從微觀角度上為盡可能的 平滑（圖4a)，那么中間層451可施加在容器430的表面而優(yōu)選平坦地展開(kāi)。它于是主要分 別用來(lái)單獨(dú)地緩和印刷層與中間層451的粘合強(qiáng)度或中間層451與容器表面430的粘合。 這特別有利于在印刷層本身將不或僅不足以粘附至容器表面330的情況。通過(guò)在容器430 的表面和印刷層之間施加相應(yīng)的中間層，可因此改善粘合性。
[0043] 這同樣適用于圖4b中示出的實(shí)施例。這里，容器330的表面在顯微鏡下為十分不 平坦的。在這里可預(yù)期通過(guò)中間層同樣地傳遞該不平坦。這由此意味著在確定精確度的范 圍內(nèi)的中間層復(fù)制了表面的結(jié)構(gòu)。這可能對(duì)同樣在印刷之后的預(yù)期表面粗糙度是有利的， 例如來(lái)提高容器的耐滑性。
[0044] 圖4c示出具有如圖4b中所示的相似結(jié)構(gòu)的容器表面430。然而，中間層在這里是 選擇性地適于使該不平坦變平坦，并且對(duì)印刷層453的施加提供可能最平的表面。例如，對(duì) 于中間層451的施加，不管基質(zhì)（目前是容器表面430)的結(jié)構(gòu)如何，直接印刷方法以及火 焰熱解方法和導(dǎo)致在中間層451的表面上均勻分布的全部方法的使用，是目前有利的。使 用該中間層，當(dāng)然也可以達(dá)到在說(shuō)明書(shū)的以前部分所描述的全部效果。
[0045] 圖4d示出具有特定性質(zhì)的中間層451的施加。這產(chǎn)生規(guī)則的表面結(jié)構(gòu)且尤其使用 直接印刷方法以及火焰熱解方法能再次被執(zhí)行。這個(gè)規(guī)則結(jié)構(gòu)能顯著地改善印刷層453的 粘合性，且還能產(chǎn)生一些視覺(jué)或觸覺(jué)性質(zhì)。通過(guò)這種規(guī)則結(jié)構(gòu)的施加，例如以格子的形式， 可獲得如同彩虹一樣的光折射的特定光學(xué)效果。
[0046] 圖4e示出與圖4d中示出的中間層451的實(shí)施例相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。這里，中間層451 被施加以便于形成更小的毛細(xì)管451'。用如此獲得的毛細(xì)管效應(yīng)，容器430的表面的吸收 率能相應(yīng)地增強(qiáng)或得到支持。在毛細(xì)管451'中的毛細(xì)管效應(yīng)通過(guò)印刷層453目前可選擇 地導(dǎo)致印刷顏色的顏色吸收。在該背景中，不連續(xù)的涂覆也是有利的。層可以是選擇性地 不連續(xù)。這能夠尤其借助熱解方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體地，層的選擇性不連續(xù)可通過(guò)選擇性地印 刷來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且，統(tǒng)計(jì)分布式的不連續(xù)也能夠用其它涂覆方法來(lái)獲得，例如當(dāng)使用熱解方法 時(shí)，其中處理可在這里以十分短的間隔發(fā)生，這能導(dǎo)致容器表面上的涂層中的"核"的形成， 該"核"的形成從一個(gè)處理間隔至下一個(gè)處理間隔生長(zhǎng)。借助層中的這些微觀的統(tǒng)計(jì)分布 式核和不連續(xù)，能夠改變毛細(xì)管效應(yīng)和光學(xué)性質(zhì)。
[0047] 圖4f示出中間層451的進(jìn)一步實(shí)施例。這里，中間層完全地或如所示的在通過(guò)輻 射441的使用而改變的一定區(qū)域中。這種改變不僅能表明它本身的例如在光學(xué)或物理方面 的性質(zhì)（如顏色或粗糙度），而且還能使得容積增加。在該選定區(qū)域中所得到的增加的容積 451'提供了例如為印刷層453的粘合強(qiáng)度的減小，借此例如使剝落或擦掉印刷層成為可能 且能夠另外改變觸覺(jué)性質(zhì)。
[0048] 上文的進(jìn)一步描述的中間層的附加性質(zhì)可通過(guò)在中間層中使用適合的材料以有 利的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，特別地，中間層完成該任務(wù)，首先確保且盡可能地增加印刷層和容 器壁之間的粘合度，其次，在如使用熱水（通常在60°C-80°C或更高的溫度）或堿性溶液 (這里通常具有在大于10或10以上范圍內(nèi)的pH值）的再循環(huán)加工中使印刷層從容器壁上 脫離。如果中間層由具有比用于容器的塑料更（相當(dāng)?shù)兀┑偷拿芏然蛳喈?dāng)高的密度的材料 所形成，那么，當(dāng)沖洗塑料薄片的形式的已粉碎的容器時(shí)，也能以中間層與附加在其上的印 刷層一起在再循環(huán)加工期間下沉或上升的有利方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而它們能夠從塑料薄片中有 效地分離，確保塑性材料以高純度方式的再循環(huán)。
[0049] 應(yīng)該提及的是在這一點(diǎn)上，盡管在堿性溶液中和/或在既定溫度下分別實(shí)現(xiàn)中間 層的可溶性或中間層和容器壁之間的連接，但是，支持中間層的脫離過(guò)程也能夠通過(guò)塑料 薄片的機(jī)械摩擦來(lái)獲得。
[0050] 尤其具有N-乙基-2-吡咯烷酮的丙烯酸鹽混合物和/或它的衍生物，目前作為用 于中間層的材料的實(shí)例被提及。這些混合物展現(xiàn)出大約85mPas的粘度。在50°C下小于一 分鐘的干燥時(shí)間，當(dāng)使用用于粘合測(cè)量的橫切試驗(yàn)時(shí)，在這里實(shí)現(xiàn)4的粘合度（刻度0-5， 其中0表明可能的最佳值）。使用具有pH值為3和25°C的沖洗溶液，目前僅發(fā)生從透明的 PET材料的表面的部分脫離。用強(qiáng)堿性沖洗溶液，尤其存在NaOH的沖洗溶液中（pH值13， 2%的NaOH和0. 2%的再循環(huán)表面活性劑，25°C )，在其上布置有墨水的中間層脫離。
[0051] 作為另一實(shí)施例提及了剛才通過(guò)在透明的PET表面上添加丙烯酰胺和/或相應(yīng)的 衍生物所描述的混合物。這些混合物展現(xiàn)出590mPas的粘度。在其他同等的條件下的大約 lmin的干燥時(shí)間中，獲得用于粘合度1的特征值。在酸性和堿性環(huán)境中的脫離性質(zhì)類(lèi)似于 上述的實(shí)例。
[0052] 如果該混合物另外添加具有在8μπι和15μπι之間的粒徑的特氟龍，那么得到 123mPas粘度的結(jié)果，這通過(guò)Ν-乙基-2-吡咯烷酮的劑量來(lái)設(shè)定。在其他同等的條件下，以 及尤其在透明的PET上，用于粘合度1的特性值也在小于1分組的干燥時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)。而且， 具有墨水的中間層在酸性環(huán)境中不脫離，然而在堿性環(huán)境中很好地脫離。
[0053] 當(dāng)在其他同樣條件下在白色PET上被使用時(shí)，對(duì)于相同的混合物獲得了用于2或 3以及相應(yīng)的1的粘合度（膠帶測(cè)試）的值而被獲得。全部3種混合物在25°C的堿性環(huán)境 中從PET容器上脫離。然而，在酸性環(huán)境中，對(duì)于第一混合物部分地進(jìn)行脫離以及對(duì)于第二 混合物全部地進(jìn)行脫離。然而，第三混合物不從容器上脫離。
[0054] 因此，優(yōu)選地在堿性環(huán)境中執(zhí)行如此涂覆的容器的再循環(huán)。在這里，尤其具有大于 10的pH值和尤其那些包含NaOH的再循環(huán)溶液是優(yōu)選的。為了再循環(huán)，塑料容器首先被粉 碎以確保有效的清洗和印刷墨水與中間層的分離。塑料容器的粉碎片（也是塑料薄片）在 進(jìn)一步的步驟中被引入堿性再循環(huán)溶液，從而具有印刷墨水的中間層通過(guò)再循環(huán)溶液從塑 料薄片中脫離。優(yōu)選地，通過(guò)如上文所述的親核取代而發(fā)生脫離。從塑料薄片如此分離的 具有印刷墨水的中間層的成分于是例如通過(guò)與塑料薄片比較的密度差可從再循環(huán)溶液移 除，這在再循環(huán)方法中是常見(jiàn)的，或保留在其中，而塑料薄片從再循環(huán)溶液移除用于進(jìn)一步 的加工。
【權(quán)利要求】
1. 用于使用直接印刷機(jī)來(lái)印刷到諸如瓶子的塑料容器上的直接印刷方法，其中在第一 步驟中使用第一設(shè)備將中間層施加到待印刷的所述容器上，以及在第二步驟中使用第二設(shè) 備在一些區(qū)域中印刷容器，其特征在于，所述中間層進(jìn)入與所述容器和印刷層的鍵合，所述 中間層在具有3和10之間的pH值的水溶液中為不可溶的，而在具有小于3和/或大于10 的范圍中的pH值水溶液中可溶性良好。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接印刷方法，其特征在于，所述中間層僅在一些區(qū)域中施 加到所述容器上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直接印刷方法，其特征在于，所述中間層通過(guò)使用滾動(dòng)設(shè) 備或噴涂裝置或浸漬設(shè)備或直接印刷設(shè)備或等離子體涂覆設(shè)備或火焰熱解設(shè)備而被施加 到所述容器上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的直接印刷方法，其特征在于，構(gòu)成所述中間層的 材料為堿溶性聚合物，或者構(gòu)成所述中間層的材料包括堿溶性聚合物，和/或所述中間層 包含特氟龍顆粒，所述特氟龍顆粒的尺寸在1 μ m和100 μ m之間，優(yōu)選在8 μ m和15 μ m之 間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)所述的直接印刷方法，其特征在于，構(gòu)成所述中間層的 材料對(duì)于用特定波長(zhǎng)的光的照射敏感，由于用特定波長(zhǎng)的光的照射改變粘合強(qiáng)度、顏色、勢(shì) 壘特性、遷移特性、擴(kuò)展特性的性質(zhì)中的至少一項(xiàng)，并且其中使用沿輸送方向布置在所述第 一設(shè)備的下游和所述第二設(shè)備的上游的光源，用該特定波長(zhǎng)的光來(lái)照射所述容器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的一項(xiàng)所述的直接印刷方法，其特征在于，所述中間層以所述 容器的表面的合成粗糙度在一些區(qū)域中增加或減少，或在所述一些區(qū)域中產(chǎn)生圖案的這種 方式施加到所述容器上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中的一項(xiàng)所述的直接印刷方法，其特征在于，構(gòu)成所述中間層 的材料的熔化溫度為70°C或更高，和/或涂覆有所述中間層的所述塑料容器的表面能在 30mN/m和60mN/m之間，優(yōu)選在38mN/m和46mN/m之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中的一項(xiàng)所述的直接印刷方法，其特征在于，所述中間層在水性 表面活性劑溶液以及在乙醇和異丙醇中為不可溶的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中的一項(xiàng)所述的直接印刷方法，其特征在于，構(gòu)成所述中間層的 物質(zhì)混合物的粘度在80mPas和600mPas之間。
10. 用于印刷到諸如瓶子的塑料容器上的直接印刷機(jī)，其中所述直接印刷機(jī)包括沿輸 送方向?qū)⑺鋈萜鬟\(yùn)送穿過(guò)所述印刷機(jī)的輸送設(shè)備、用于施加中間層的第一設(shè)備以及用于 將印刷層印刷在所述容器的一些區(qū)域上的第二設(shè)備，其中所述第一設(shè)備是沿輸送方向布置 在所述第二設(shè)備的上游，其特征在于，所述直接印刷機(jī)適合于執(zhí)行依照權(quán)利要求1至9中的 一項(xiàng)的所述直接印刷方法。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的直接印刷機(jī)，其特征在于，所述第一設(shè)備包括能夠施加所 述中間層的滾動(dòng)設(shè)備或噴涂裝置或浸漬設(shè)備或直接印刷設(shè)備或等離子體涂覆設(shè)備或火焰 熱解設(shè)備。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的直接印刷機(jī)，其特征在于，構(gòu)成所述中間層的材料為 堿溶性聚合物，或者構(gòu)成所述中間層的材料包括堿溶性聚合物，和/或所述中間層包含特 氟龍顆粒，所述特氟龍顆粒的尺寸在1 μ m和100 μ m之間，優(yōu)選在8 μ m和15 μ m之間。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10至12中的一項(xiàng)所述的直接印刷機(jī)，其特征在于，所述直接印刷機(jī) 包括沿輸送方向布置在所述第一設(shè)備的下游和所述第二設(shè)備的上游的光源，其中所述光源 能夠發(fā)出在特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，并且其中構(gòu)成所述中間層的材料對(duì)于用所述特定波長(zhǎng)范 圍內(nèi)的光的照射敏感。
14. 用于再循環(huán)尤其是PET容器的塑料容器的再循環(huán)方法，所述塑料容器具有與所述 塑料容器和印刷層鍵合的中間層，其中所述中間層在具有在3和10之間的pH值的水溶液 中為不可溶的，而在具有大于10的范圍中的pH值的水溶液中可溶性良好，其特征在于，所 述塑料容器被粉碎且通過(guò)親核取代來(lái)發(fā)生所述塑料層從所述粉碎的塑料容器的脫離。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的再循環(huán)方法，其特征在于，所述塑料層的所述脫離發(fā)生于 具有大于10的pH值的再循環(huán)溶液中，其中所述再循環(huán)溶液包含NaOH。
【文檔編號(hào)】B41J3/407GK104118229SQ201410177948
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月29日
【發(fā)明者】約翰·魏格特, 安德烈亞斯·松瑙爾, 弗洛里安·勞特巴赫, 米吉安·拉希米 申請(qǐng)人:克朗斯股份公司, 海德堡印刷機(jī)械有限公司